JP7090901B2

JP7090901B2 - Capacitive proximity sensor

Info

Publication number: JP7090901B2
Application number: JP2018187946A
Authority: JP
Inventors: 守久保
Original assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Current assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Priority date: 2018-10-03
Filing date: 2018-10-03
Publication date: 2022-06-27
Anticipated expiration: 2038-10-03
Also published as: JP2020057537A

Description

本発明は、例えば自動車のリアバンパー内に設置され、ユーザの足部を検出する静電容量式近接センサに関する。 The present invention relates to a capacitive proximity sensor that is installed, for example, in the rear bumper of an automobile and detects a user's foot.

従来より、車両ドア（バックドアやスライドドア等）の開閉のために車両の下部に設置された静電センサを用いてユーザの足部を検知し、その検知結果に基づいて車両ドアの開閉を行う技術が知られている。 Conventionally, the user's foot is detected by using an electrostatic sensor installed at the bottom of the vehicle to open and close the vehicle door (back door, sliding door, etc.), and the vehicle door is opened and closed based on the detection result. The technique to do is known.

例えば特許文献１には、ユーザの足部を検知する複数の下段静電センサと、ユーザの足部を除く身体を検知する上段静電センサ、を有する車両ドア開閉装置が記載されている。この車両ドア開閉装置では、下段静電センサのセンサ部の１つからの検知信号と上段静電センサからの検知信号が得られた場合に、車両のドアを開駆動又は閉駆動するための駆動信号がドアの駆動装置へ出力される。一方、下段静電センサのセンサ部の２つ以上から検知信号が得られた場合には、駆動信号がドアの駆動装置へ出力されないようにしている。 For example, Patent Document 1 describes a vehicle door opening / closing device having a plurality of lower electrostatic sensors for detecting a user's foot and an upper electrostatic sensor for detecting a body excluding the user's foot. In this vehicle door opening / closing device, when a detection signal from one of the sensor units of the lower electrostatic sensor and a detection signal from the upper electrostatic sensor are obtained, a drive for opening or closing the vehicle door is obtained. The signal is output to the door drive. On the other hand, when the detection signal is obtained from two or more of the sensor units of the lower electrostatic sensor, the drive signal is prevented from being output to the drive device of the door.

特許文献１の車両ドア開閉装置によれば、下段静電センサの少なくとも２つのセンサ部でユーザを検知すると車両ドアの開閉を開始しない又は停止するため、ユーザの安全性を保つことができる、とされている。 According to the vehicle door opening / closing device of Patent Document 1, when a user is detected by at least two sensor units of the lower electrostatic sensor, the opening / closing of the vehicle door is not started or stopped, so that the safety of the user can be maintained. Has been done.

また、特許文献２には、車両ドアを非接触で作動させるための２つの近接センサを有するセンサユニットが記載されている。このセンサユニットをテールゲートの開閉用として用いる場合には、センサユニットは車両のリアバンパー内に車両の横断方向と平行に配置され、一方の近接センサの検出領域が他方の近接センサの検出領域を越えて突出するようにしている。 Further, Patent Document 2 describes a sensor unit having two proximity sensors for operating a vehicle door in a non-contact manner. When this sensor unit is used for opening and closing the tailgate, the sensor unit is arranged in the rear bumper of the vehicle in parallel with the transverse direction of the vehicle, and the detection area of one proximity sensor covers the detection area of the other proximity sensor. I try to project beyond it.

特許文献２のセンサユニットによれば、少なくとも２つの近接センサによって生成される信号を評価することにより、Ｙ方向の動きと、Ｘ方向またはＺ方向の動きとを区別することができ、ユーザによる車両ドアの開閉要求を精度良く検出できる、とされている。 According to the sensor unit of Patent Document 2, by evaluating the signals generated by at least two proximity sensors, it is possible to distinguish between the movement in the Y direction and the movement in the X direction or the Z direction, and the vehicle by the user. It is said that it can accurately detect door opening / closing requests.

特開２０１５－２１２３８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-21238 特表２０１４－５００４１４号公報Japanese Patent Publication No. 2014-500414

特許文献１と特許文献２に記載の装置では、ユーザの身体と足部をそれぞれ個別の静電センサで検出しているため、これらの検出を別々に確実に行うためには、各静電センサの検出領域が重複しないようにする必要がある。
ところが、ユーザの足部を検出してバックドアやスライドドアの開閉装置に用いられる静電センサでは、例えばフロントドアのアウトドアハンドル内に設置される静電センサよりも広い検出領域が要求される。
このため、特許文献１と特許文献２に記載のものでは、車両ドア開閉装置やセンサユニットの設置に必要な面積が大きくなり、車種によっては適用できない問題がある。また、２つ以上の静電センサを用いる必要があるため、コストアップの問題もある。 In the devices described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the body and foot of the user are detected by individual electrostatic sensors. Therefore, in order to reliably perform these detections separately, each electrostatic sensor is used. It is necessary to prevent the detection areas of the above from overlapping.
However, an electrostatic sensor that detects a user's foot and is used as an opening / closing device for a back door or a sliding door requires a wider detection area than, for example, an electrostatic sensor installed in an outdoor handle of a front door.
Therefore, the ones described in Patent Document 1 and Patent Document 2 have a problem that the area required for installing the vehicle door opening / closing device and the sensor unit becomes large and cannot be applied depending on the vehicle model. Further, since it is necessary to use two or more electrostatic sensors, there is also a problem of cost increase.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、設置面積が小さく、低コスト化を実現することができる静電容量式近接センサの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a capacitive proximity sensor capable of realizing a small installation area and low cost.

自動車に用いられる本発明の静電容量式近接センサの一実施態様は、
自動車の下部に略直線状に配された１本の細長いセンサ電極と、
所定の間隔を空けて前記センサ電極に対して略平行に配された１本の細長い接地電極と、を備え、
前記センサ電極は、前記接地電極よりもユーザが通過する領域から遠い側に配され、
前記センサ電極には、ユーザの足部を検知するために高周波信号が入力され、
前記接地電極の設置高さは、前記センサ電極の設置高さ以上である、
ことを特徴とする。 One embodiment of the capacitive proximity sensor of the present invention used in an automobile is
One elongated sensor electrode arranged in a straight line at the bottom of the car,
It comprises one elongated ground electrode arranged substantially parallel to the sensor electrode at predetermined intervals.
The sensor electrode is arranged on a side farther from the area through which the user passes than the ground electrode.
A high frequency signal is input to the sensor electrode to detect the user's foot.
The installation height of the ground electrode is equal to or higher than the installation height of the sensor electrode.
It is characterized by that.

本発明の静電容量式近接センサは、さらなる特徴として、
「前記センサ電極と前記接地電極の水平方向の間隔は、３ｃｍ以上１２ｃｍ以下であること」、
「前記センサ電極と前記接地電極の垂直方向の間隔は、０ｃｍ以上１２ｃｍ以下であること」、
「前記センサ電極と前記接地電極の少なくとも一方は電線からなること」、
「前記電線は１往復以上となるように折り曲げられていること」、
「前記電線は同軸ケーブルであること」、
「前記センサ電極は同軸ケーブルであり、前記同軸ケーブルの外部導体に前記高周波信号が入力されること」、
「前記接地電極は同軸ケーブルであり、前記同軸ケーブルの外部導体が接地されること」、
「前記センサ電極と前記接地電極の水平方向の間隔は、３ｃｍ以上１２ｃｍ以下であり、前記高周波信号の周波数は、２００ｋＨｚ以上１０００ｋＨｚ以下であること」、
「前記センサ電極の自己静電容量の変化に応じて、前記高周波信号が間欠発振から連続発振に切り替えられ、
前記高周波信号が間欠発振中に、キャリブレーションを実施するか否かのキャリブレーション実施判定が行われること」、
「前記キャリブレーション実施判定において、
一定期間中に物体が前記センサ電極に近接していないときの検出電圧が所定値以上変化した場合、もしくは、前記高周波信号の周波数を上げた後と上げる前の検出電圧の差が所定値以下の場合、キャリブレーションのフラグがＯＮされること」、
を含む。 The capacitive proximity sensor of the present invention has further features.
"The horizontal distance between the sensor electrode and the ground electrode shall be 3 cm or more and 12 cm or less."
"The vertical distance between the sensor electrode and the ground electrode shall be 0 cm or more and 12 cm or less."
"At least one of the sensor electrode and the ground electrode shall consist of an electric wire",
"The wire must be bent so that it makes one or more round trips."
"The wire must be a coaxial cable",
"The sensor electrode is a coaxial cable, and the high frequency signal is input to the outer conductor of the coaxial cable."
"The ground electrode is a coaxial cable, and the outer conductor of the coaxial cable is grounded."
"The horizontal distance between the sensor electrode and the ground electrode is 3 cm or more and 12 cm or less, and the frequency of the high frequency signal is 200 kHz or more and 1000 kHz or less."
"The high frequency signal is switched from intermittent oscillation to continuous oscillation according to the change in the self-capacitance of the sensor electrode.
While the high-frequency signal is intermittently oscillating, it is determined whether or not to perform calibration. "
"In the calibration execution determination,
When the detected voltage when the object is not close to the sensor electrode changes by a predetermined value or more during a certain period, or the difference between the detected voltage after and before raising the frequency of the high frequency signal is equal to or less than the predetermined value. If the calibration flag is turned on ",
including.

本発明の静電容量式近接センサによれば、検出領域を自動車の車体の下方もしくは斜め下方に効果的に限定することができるため、１つのセンサ電極だけでユーザの足部を検出し、バックドアやスライドドアの開閉装置を制御することができる。また、検出用のセンサ電極が１つだけであるため、検出領域の重複を回避する必要がなく、設置面積を小さくできるとともに、センサのコストを抑制することができる。 According to the capacitive proximity sensor of the present invention, the detection area can be effectively limited to the lower side or the diagonally lower side of the vehicle body of the automobile. Therefore, only one sensor electrode can detect the user's foot and back. It is possible to control the opening / closing device for doors and sliding doors. Further, since there is only one sensor electrode for detection, it is not necessary to avoid duplication of detection areas, the installation area can be reduced, and the cost of the sensor can be suppressed.

本発明の一実施形態例に係る静電容量式近接センサの自動車への設置状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the installation state of the capacitive proximity sensor which concerns on one Embodiment of this invention in an automobile. 本発明の一実施形態例に係る静電容量式近接センサの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the capacitance type proximity sensor which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態例に係る静電容量式近接センサおける周波数特性であり、検出物がない状態Ｓ_１１と検出物がある状態Ｓ_Ｘ１を示すグラフである。It is a frequency characteristic in the capacitive proximity sensor which concerns on one Embodiment of this invention, and is a _graph which shows the state S ₁₁ without a detection object and the state SX 1 with a detection object. 本発明の一実施形態例に係る静電容量式近接センサによる足部の検出状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the detection state of the foot part by the capacitive proximity sensor which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態例に係る静電容量式近接センサにおいて実行する検出処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the detection process executed in the capacitive proximity sensor which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態例に係る静電容量式近接センサにおけるキャリブレーション実施判定のフローチャートである。It is a flowchart of the calibration execution determination in the capacitive proximity sensor which concerns on one Embodiment of this invention. キャリブレーション実施判定について説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the calibration execution determination. キャリブレーション実施判定について説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the calibration execution determination. キャリブレーション実施判定について説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the calibration execution determination.

以下、図面を参照して本発明の実施形態例を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の一実施形態例に係る静電容量式近接センサ１は、図１のように自動車１００の後方下部に位置するリアバンパ１０１内に設置され、ユーザがリアバンパ１０１の下側に足部を差し入れる動作をすると、バックドア１０２の開閉制御を自動的に実現するものである。 The capacitive proximity sensor 1 according to the embodiment of the present invention is installed in the rear bumper 101 located at the rear lower portion of the automobile 100 as shown in FIG. 1, and the user inserts the foot portion under the rear bumper 101. When the operation is performed, the opening / closing control of the back door 102 is automatically realized.

本例の近接センサ１は、図２のブロック図に示すように、主にセンサ回路１０、検出回路２０およびマイコン３０で構成されている。 As shown in the block diagram of FIG. 2, the proximity sensor 1 of this example is mainly composed of a sensor circuit 10, a detection circuit 20, and a microcomputer 30.

センサ回路１０は、コイルＬとコンデンサＣと抵抗Ｒがこの順で直列に接続されたＬＣＲ直列共振回路と、センサ電極１１と、接地電極１２を備えている。
センサ電極１１には、自動車１００のユーザの足部を検知するために、高周波信号生成部３３から所定の高周波信号Ｓ_０が入力される。
センサ電極１１は、コイルＬの下流側で且つコンデンサＣの上流側のセンサ電極接続点Ｐ１に、コンデンサＣと並列に接続されている。このセンサ電極１１に人体の足部等が近接すると、センサ電極１１の自己静電容量が増加する。
本例のコイルＬのインダクタンスは１０ｍＨ、コンデンサＣの静電容量は７ｐＦ、抵抗Ｒの抵抗は４７０Ωであるが、これらの値は適宜設定することができる。 The sensor circuit 10 includes an LCR series resonant circuit in which a coil L, a capacitor C, and a resistor R are connected in series in this order, a sensor electrode 11, and a ground electrode 12.
A predetermined high frequency signal S ₀ is input to the sensor electrode 11 from the high frequency signal generation unit 33 in order to detect the foot of the user of the automobile 100.
The sensor electrode 11 is connected in parallel with the capacitor C to the sensor electrode connection point P1 on the downstream side of the coil L and on the upstream side of the capacitor C. When the foot of the human body or the like is close to the sensor electrode 11, the self-capacitance of the sensor electrode 11 increases.
The inductance of the coil L in this example is 10 mH, the capacitance of the capacitor C is 7 pF, and the resistance of the resistance R is 470 Ω, but these values can be set as appropriate.

センサ電極１１と接地電極１２は、リアバンパ１０１の内側に自動車１００の車幅方向（図１の紙面垂直方向）に沿って互いに所定の間隔を空けて略平行に直線状に配される。
センサ電極１１と接地電極１２の材料は特に限定されるものではなく、絶縁電線、同軸ケーブル、銅板等の導電性金属板などを用いることができ、絶縁電線や同軸ケーブルを用いる場合には、１往復以上となるように折り曲げて使用することにより容易に電極面積を増して感度調整を行うことができる。 The sensor electrode 11 and the ground electrode 12 are linearly arranged inside the rear bumper 101 substantially parallel to each other at predetermined intervals along the vehicle width direction (the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1) of the automobile 100.
The materials of the sensor electrode 11 and the ground electrode 12 are not particularly limited, and an insulated wire, a coaxial cable, a conductive metal plate such as a copper plate, or the like can be used. The sensitivity can be easily adjusted by increasing the electrode area by bending the cable so that it reciprocates or more.

本例では、センサ電極１１と接地電極１２として同軸ケーブルを用いている。そして、センサ電極１１では同軸ケーブルの外部導体に高周波信号Ｓ_０を入力し、接地電極１２では同軸ケーブルの外部導体を接地（回路ＧＮＤ）している。センサ電極１１と接地電極１２として同軸ケーブルを用いることにより、これらを比較的容易に線状に配置することができる。また、同軸ケーブルの外部導体を電極として用いることにより、電極面積を稼ぐことができ、センサの検出能力を高めることもできる。
なお、本例では同軸ケーブルの内部導体を利用していないが、内部導体にも高周波信号を入力したり接地（回路ＧＮＤしてもよい。 In this example, a coaxial cable is used as the sensor electrode 11 and the ground electrode 12. Then, the high frequency signal _S0 is input to the outer conductor of the coaxial cable at the sensor electrode 11, and the outer conductor of the coaxial cable is grounded (circuit GND) at the ground electrode 12. By using a coaxial cable as the sensor electrode 11 and the ground electrode 12, these can be arranged in a line relatively easily. Further, by using the outer conductor of the coaxial cable as the electrode, the electrode area can be increased and the detection ability of the sensor can be enhanced.
Although the internal conductor of the coaxial cable is not used in this example, a high frequency signal may be input to the internal conductor or grounded (circuit GND may be used.

センサ電極１１は、接地電極１２よりもユーザが通過する領域から遠い側に配される。つまりセンサ電極１１は接地電極１２よりも車体の奥側（図１の右側）に配される。一方、接地電極１２は、センサ電極１１と同等若しくはセンサ電極１１よりも高い位置に配される。
このように両電極を配置することにより、ユーザがリアバンパ１０１の下側に足部（足の甲）を差し入れる動作を行った際、センサ電極１１がユーザの足部（足の甲）の近くに位置し、ユーザの足部を検出することができる。一方、ユーザがリアバンパ１０１の近くを通過しただけでは、ユーザの脚部（脛）の近くに接地電極１２が位置することになるため、ユーザの脚部（脛）には反応しない。 The sensor electrode 11 is arranged on the side farther from the area through which the user passes than the ground electrode 12. That is, the sensor electrode 11 is arranged on the back side of the vehicle body (right side in FIG. 1) with respect to the ground electrode 12. On the other hand, the ground electrode 12 is arranged at a position equal to or higher than the sensor electrode 11.
By arranging both electrodes in this way, when the user inserts the foot (instep) under the rear bumper 101, the sensor electrode 11 is near the user's foot (instep). It is located in and can detect the user's foot. On the other hand, if the user simply passes near the rear bumper 101, the ground electrode 12 is located near the user's leg (shin), so that the user does not react to the user's leg (shin).

接地電極１２を設けずにセンサ電極１１だけであると、検出領域が全方位に拡散するため誤検出を招き易い。具体的には、ユーザの脚部（脛）は足部に比べて静電容量がかなり大きいため、ユーザがリアバンパ１０１の近くを通過しただけでも脚部に反応し易くなり、誤検出の原因となる。 If only the sensor electrode 11 is used without providing the ground electrode 12, the detection area is diffused in all directions, so that erroneous detection is likely to occur. Specifically, since the user's leg (shin) has a considerably larger capacitance than the foot, even if the user passes near the rear bumper 101, it becomes easy to react to the leg, which causes erroneous detection. Become.

センサ電極１１と接地電極１２の水平方向の間隔Ｗは、３ｃｍ以上１２ｃｍ以下が好ましく、４ｃｍ以上１０ｃｍ以下が特に好ましい。間隔Ｗが３ｃｍ未満であると、検出領域が狭くなり過ぎて、ユーザの足部を検出するのが困難になり易い。一方、間隔Ｗが１２ｃｍを超えると、近接センサ１の設置に必要な面積が大きくなり過ぎてコストアップを招く。
また、センサ電極１１と接地電極１２の垂直方向の間隔Ｈは、０ｃｍ以上１２ｃｍ以下が好ましく、２ｃｍ以上１０ｃｍ以下が特に好ましい。センサ電極１１が接地電極１２よりも高い位置にあったり、接地電極１２がセンサ電極１１よりも１２ｃｍ超高い位置にあると、ユーザが自動車１００に接近したまま通過しただけでも脚部全体に反応し易くなり、誤検出の原因となり易い。 The horizontal distance W between the sensor electrode 11 and the ground electrode 12 is preferably 3 cm or more and 12 cm or less, and particularly preferably 4 cm or more and 10 cm or less. If the interval W is less than 3 cm, the detection area becomes too narrow and it tends to be difficult to detect the user's foot. On the other hand, if the interval W exceeds 12 cm, the area required for installing the proximity sensor 1 becomes too large, which leads to an increase in cost.
The vertical distance H between the sensor electrode 11 and the ground electrode 12 is preferably 0 cm or more and 12 cm or less, and particularly preferably 2 cm or more and 10 cm or less. If the sensor electrode 11 is higher than the ground electrode 12 or the ground electrode 12 is more than 12 cm higher than the sensor electrode 11, the user reacts to the entire leg even if the user passes by while approaching the automobile 100. It becomes easy to cause false detection.

検出回路２０は、半波整流用のダイオード２１と、ローパスフィルタを構成する固定抵抗２２とコンデンサ２３、および増幅器（バッファ回路）２４を有する。
この検出回路２０は、センサ回路１０から出力された電気信号に基づいて、センサ電極１１の自己静電容量に応じた判定電圧信号Ｓ_１を出力する。具体的には、検出回路２０は、コンデンサＣの下流側で且つ抵抗Ｒの上流側の検出点Ｐ３における電気信号に基づいて判定電圧信号Ｓ_１を出力する。ダイオード２１はコンデンサＣと検出点Ｐ３の間の整流点Ｐ２に接続されている。
なお、検出回路２０は、センサ電極１１の自己静電容量に応じた判定電圧信号Ｓ_１を出力するものであれば任意の回路構成が可能である。また、抵抗Ｒの抵抗値を低くすることにより、ノイズの影響を受けにくくすることができる。 The detection circuit 20 includes a diode 21 for half-wave rectification, a fixed resistor 22 and a capacitor 23 constituting a low-pass filter, and an amplifier (buffer circuit) 24.
The detection circuit 20 outputs _a determination voltage signal S1 according to the self-capacitance of the sensor electrode 11 based on the electric signal output from the sensor circuit 10. Specifically, the detection circuit 20 outputs a determination voltage signal S1 based on an electric signal at _a detection point P3 on the downstream side of the capacitor C and on the upstream side of the resistor R. The diode 21 is connected to a rectifying point P2 between the capacitor C and the detection point P3.
The detection circuit 20 can be configured in any circuit as long as it outputs the determination voltage signal S1 according to the self _- capacitance of the sensor electrode 11. Further, by lowering the resistance value of the resistor R, it is possible to reduce the influence of noise.

本例のように、センサ回路１０のコンデンサＣの下流側で且つ抵抗Ｒの上流側の検出点Ｐ３の電気信号を検出回路２０に入力することにより、入力インピーダンスの高い安価な検出回路を用いてセンサ電極１１の自己静電容量を検出することができる。具体的には、本例の近接センサ１では、ＬＣＲ直列共振回路に流れる電流を電圧に変換して検出回路２０に入力しており、検出回路２０はセンサ電極１１に直接、接続されていない。このため、検出回路２０によるセンサ電極１１の自己静電容量に対する影響が少なく、環境温度変化等によって検出回路２０の入力インピーダンスが多少変化しても、センサ電極１１の自己静電容量を検出することができる。 As in this example, by inputting the electric signal of the detection point P3 on the downstream side of the capacitor C of the sensor circuit 10 and the upstream side of the resistor R to the detection circuit 20, an inexpensive detection circuit having a high input impedance is used. The self-capacitance of the sensor electrode 11 can be detected. Specifically, in the proximity sensor 1 of this example, the current flowing through the LCR series resonant circuit is converted into a voltage and input to the detection circuit 20, and the detection circuit 20 is not directly connected to the sensor electrode 11. Therefore, the effect of the detection circuit 20 on the self-capacitance of the sensor electrode 11 is small, and even if the input impedance of the detection circuit 20 changes slightly due to a change in the environmental temperature or the like, the self-capacitance of the sensor electrode 11 is detected. Can be done.

マイコン３０は、ＡＤコンバータ３１、制御部３２、高周波信号生成部３３を有する。
ＡＤコンバータ３１は、検出回路２０から入力された判定電圧信号Ｓ_１をＡ／Ｄ変換し、判定信号Ｓ_２として制御部３２に出力する。
制御部３２は、詳しくは後述するが、高周波信号生成部３３に制御信号Ｓ_３を出力する他、判定信号Ｓ_２に基づき人の足部がセンサ電極１１に近接したと判断した場合には人の検知信号Ｓ_４を出力する。
発振手段としての高周波信号生成部３３は、詳しくは後述するが、制御部３２から入力される制御信号Ｓ_３に基づき、所定の周波数および所定のデューティ比の高周波信号Ｓ_０をセンサ回路１０に出力する。 The microcomputer 30 has an AD converter 31, a control unit 32, and a high frequency signal generation unit 33.
The AD converter 31 A / D _- converts the determination voltage signal S1 input from the detection circuit ₂₀ and outputs it to the control unit 32 as the determination signal S2.
Although the control unit 32 will be described in detail later, in addition to outputting the control signal S3 to the _high frequency signal generation unit 33, the control unit 32 determines that the human foot is close to the sensor electrode ₁₁ based on the determination signal S2. Detection signal _S4 is output.
Although the high frequency signal generation unit 33 as the oscillation means will be described in detail later, the high frequency signal S ₀ having a predetermined frequency and a predetermined duty ratio is output to the sensor circuit 10 based on the control signal S ₃ input from the control unit 32. do.

本例では高周波信号Ｓ_０として、矩形波状の高周波信号を用いている。高周波信号Ｓ_０の周波数は、特に限定されるものではないが、本例のように近接センサ１をリアバンパ１０１内に設置してユーザの足部を検出する用途では、検出領域や検出感度を考慮すると２００ｋＨｚ以上１０００ｋＨｚ以下が好ましい。なお、高周波信号Ｓ_０としては、矩形波に限らず正弦波や三角波等であってもよい。 In this example, a rectangular wave-shaped high-frequency signal is used as the high-frequency signal _S0 . The frequency of the high-frequency signal S ₀ is not particularly limited, but in the application of installing the proximity sensor 1 in the rear bumper 101 to detect the user's foot as in this example, the detection area and the detection sensitivity are taken into consideration. Then, 200 kHz or more and 1000 kHz or less are preferable. The high frequency signal S ₀ is not limited to a rectangular wave, but may be a sine wave, a triangular wave, or the like.

センサ回路１０に入力された高周波信号Ｓ_０は、コイルＬとコンデンサＣ（およびセンサ電極１１の自己静電容量）により歪まされ、立上がりおよび立下がりが遅れた鋸歯状波に近い波形となり、ダイオード２１により半波整流される。そして、検出点Ｐ３における電気信号は、ローパスフィルタを構成する固定抵抗２２とコンデンサ２３によって平滑化された後、バッファ回路２４を介して直流に近い判定電圧信号Ｓ_１が出力される。 The high-frequency signal S ₀ input to the sensor circuit 10 is distorted by the coil L and the capacitor C (and the self-capacitance of the sensor electrode 11), and has a waveform close to a sawtooth wave with delayed rise and fall, and the diode 21. Is half-wave rectified by. Then, the electric signal at the detection point P3 is smoothed by the fixed resistor 22 and the capacitor 23 constituting the low _- pass filter, and then the determination voltage signal S1 close to direct current is output via the buffer circuit 24.

図３は、ある一定の周囲環境下において、センサ回路１０に入力される高周波信号Ｓ_０の周波数ｆ（横軸）と、判定電圧信号Ｓ_１（縦軸）との関係を示している。図３において、Ｓ_１１は物体がセンサ電極１１に近接していないときのグラフであり、Ｓ_Ｘ１は人の足部がセンサ電極１１に近接したときのグラフである。
図３に示されるように、人の足部がセンサ電極１１に近接したときの共振周波数ｆ_Ｘ１は、物体がセンサ電極１１に近接していないときの共振周波数ｆ_１１よりも低い。これは、人の足部がセンサ電極１１に近接するとセンサ電極１１の自己静電容量が増えることによる。
本例の近接センサ１では、ある一定の周囲環境下において、ｆ_１１は約４５０ｋＨｚ、ｆ_Ｘ１は約４４５ｋＨｚであるが、周囲環境が変わってもｆ_１１とｆ_Ｘ１の差は約５ｋＨｚとほぼ一定である。
また、物体がセンサ電極１１に近接していないときのピーク電圧（図３の点Ｐ_１１の電圧）と、人の足部がセンサ電極１１に近接したときのピーク電圧（図３の点Ｐ_Ｘ１の電圧）は、周囲環境が変わってもほぼ同じＶ_ＰＫである。 FIG. 3 shows the relationship between the frequency f (horizontal axis) of the high frequency signal _S0 input to the sensor circuit ₁₀ and the determination voltage signal S1 (vertical axis) under a certain ambient environment. In FIG. 3, S ₁₁ is a graph when the object is not close to the sensor electrode 11, and _SX 1 is a graph when the human foot is close to the sensor electrode 11.
As shown in FIG. 3, the resonance frequency f _X1 when the human foot is close to the sensor electrode 11 is lower than the resonance frequency f ₁₁ when the object is not close to the sensor electrode 11. This is because the self-capacitance of the sensor electrode 11 increases when the human foot is close to the sensor electrode 11.
In the proximity sensor 1 of this example, f ₁₁ is about 450 kHz and f _X 1 is about 445 kHz under a certain ambient environment, but the difference between f ₁₁ and f _X 1 is almost constant at about 5 kHz even if the ambient environment changes. Is.
Further, the peak voltage when the object is not close to the sensor electrode 11 (voltage at point P ₁₁ in FIG. 3) and the peak voltage when the human foot is close to the sensor electrode 11 (point _PX 1 in FIG. 3). Voltage) is almost the same _VPK even if the surrounding environment changes.

次に、本例における人の足部の検知方法を簡単に説明する。
まず、物体がセンサ電極１１に近接していないときの共振周波数ｆ_１１よりも５ｋＨｚ低い周波数を検出周波数に設定する。つまり、本例では人の足部がセンサ電極１１に近接したときの共振周波数ｆ_Ｘ１を検出周波数に設定している。
検知を行う際は、検出周波数ｆ_Ｘ１の高周波信号Ｓ_０をセンサ電極１１に印加する。だだし、気候や周囲の環境の変化に応じて、物体がセンサ電極１１に近接していないときの共振周波数が変化するため、後述のキャリブレーションを実施することによって、検出周波数を再設定している。 Next, the method of detecting the human foot in this example will be briefly described.
First, a frequency 5 kHz lower than the resonance frequency f ₁₁ when the object is not close to the sensor electrode 11 is set as the detection frequency. That is, in this example, the resonance frequency f _X1 when the human foot is close to the sensor electrode 11 is set as the detection frequency.
When performing detection, a high frequency signal S ₀ having a detection frequency f _X1 is applied to the sensor electrode 11. However, since the resonance frequency when the object is not close to the sensor electrode 11 changes according to changes in the climate and the surrounding environment, the detection frequency is reset by performing the calibration described later. There is.

また、物体がセンサ電極１１に近接していないときに検出周波数ｆ_Ｘ１の高周波信号をセンサ回路１０に入力した際の判定電圧信号（図３の点Ｐ_Ｂ１の電圧）を基準電圧Ｖ_Ｂ、人の足部がセンサ電極１１に近接したときに検出周波数ｆ_Ｘ１の高周波信号をセンサ回路１０に入力した際の判定電圧信号（図３の点Ｐ_Ｘ１の電圧）を検出電圧Ｖ_ＰＫとしたとき、
Ｖ_Ｂ＜Ｖ_ｔｈ１＜Ｖ_ＰＫ
の関係を満足する第１の閾値Ｖ_ｔｈ１が設定される。
本例では、
Ｖ_ｔｈ１＝（Ｖ_Ｂ＋Ｖ_ＰＫ）／２
に設定している。 Further, the determination voltage signal (voltage at point P _B1 in FIG. 3) when a high-frequency signal having a detection frequency f _X1 is input to the sensor circuit 10 when the object is not close to the sensor electrode 11 is used as a reference voltage V _B. When the determination voltage signal (voltage at the point _PX1 in FIG. 3) when the high frequency signal of the detection frequency f _X1 is input to the sensor circuit 10 when the foot portion of is close to the sensor electrode 11 is the detection voltage V _PK .
V _B <V _th1 <V _PK
A first threshold value V _th1 that satisfies the relationship is set.
In this example,
V _th1 = (V _B + V _PK ) / 2
Is set to.

なお、検出周波数ｆ_Ｘ１と第１の閾値Ｖ_ｔｈ１は、近接センサ１が実際に配される自動車を想定して事前に得られた図３の各データに基づいて決定し、予めマイコン３０に初期設定値として格納しておくことができる。 The detection frequency f _X1 and the first threshold value V _th1 are determined based on the data in FIG. 3 obtained in advance assuming a vehicle in which the proximity sensor 1 is actually arranged, and are initially set in the microcomputer 30 in advance. It can be stored as a setting value.

本例では、図４に示すように、ユーザ４０が足部４１をリアバンパー１０１の下方に差し入れ、検出領域１１ａに足部４１が入ると、判定電圧信号Ｓ_１が基準電圧Ｖ_Ｂから検出電圧Ｖ_ＰＫに変化し、第１の閾値Ｖ_ｔｈ１以上になる。この状態が所定時間（もしくは所定回数）連続して検出されると、制御部３２は人の検知信号Ｓ_４を出力し、バックドア１０２の開閉制御が行われる。 In this example, as shown in FIG. ₄ , when the user 40 inserts the foot portion 41 below the rear bumper 101 and the foot portion 41 enters the detection region 11a, the determination voltage signal S1 is the detection voltage from the reference voltage _VB . It changes to V _PK and becomes the first threshold value V _th1 or more. When this state is continuously detected for a predetermined time (or a predetermined number of times), the control unit 32 outputs a human detection signal _S4 and controls opening and closing of the back door 102.

次に、本例の近接センサ１による検出動作を図５と図６のフローチャートを用いて説明する。 Next, the detection operation by the proximity sensor 1 of this example will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 5 and 6.

（ステップＳ０）
まず、電子キーを携帯したユーザが自動車１００に近づくと、車載の認証システムと電子キーとの間で無線通信が行われ、当該自動車の正規の電子キーであることの認証が行われる。なお、この認証は、スマートエントリーシステムにおける公知の認証方法で行うことができる。
正規の電子キーであることの認証が行われると、近接センサ１が駆動する。 (Step S0)
First, when the user carrying the electronic key approaches the automobile 100, wireless communication is performed between the in-vehicle authentication system and the electronic key, and authentication that the electronic key is a legitimate electronic key of the automobile is performed. This authentication can be performed by a known authentication method in the smart entry system.
When the authentication that the key is a legitimate electronic key is performed, the proximity sensor 1 is driven.

（ステップＳ１）
制御部３２はセンサーシステムの初期化を実行し、内部レジスタやメモリのクリアを実行するとともに、キャリブレーションのフラグをＯＮする。 (Step S1)
The control unit 32 initializes the sensor system, clears the internal registers and the memory, and turns on the calibration flag.

（ステップＳ２）
制御部３２は、高周波信号生成部３３から出力する高周波信号Ｓ_０の周波数を所定のデューティ比で間欠発振させる。本例では、初期のキャリブレーションで得られた検出周波数ｆ_Ｘ１（４４５ｋＨｚ）の高周波信号Ｓ_０を出力する。 (Step S2)
The control unit 32 intermittently oscillates the frequency of the high frequency signal _S0 output from the high frequency signal generation unit 33 at a predetermined duty ratio. In this example, the high frequency signal S ₀ having the detection frequency f _X1 (445 kHz) obtained in the initial calibration is output.

（ステップＳ３）
検出回路２０から入力された最新の判定電圧信号Ｓ_１をＡＤコンバータ３１がＡ／Ｄ変換すると、ＡＤコンバータ３１から最新の判定信号Ｓ_２が制御部３２に出力されるが、ここでは最新の判定信号Ｓ_２が出力されているか否かを判断する。
最新の判定信号Ｓ_２が出力されている場合はステップＳ４に進み、最新の判定信号Ｓ_２が出力されていなければステップＳ２に戻る。 (Step S3)
When the AD converter 31 _A / D converts the latest determination voltage signal S1 input from the detection circuit ₂₀ , the latest determination signal S2 is output from the AD converter 31 to the control unit 32. Here, the latest determination is made. It is determined whether or not the signal S ₂ is output.
If the latest determination signal S ₂ is output, the process proceeds to step S4, and if the latest determination signal S ₂ is not output, the process returns to step S2.

（ステップＳ４）
キャリブレーションのフラグがＯＮであれば、制御部３２は、高周波信号生成部３３から出力する高周波信号Ｓ_０の周波数を所定のデューティ比で間欠発振させ、約３００ｋＨｚから６００ｋＨｚの範囲で少なくとも１回走査するように発振制御する。これにより、物体がセンサ電極１１に近接していないときの最新の共振周波数が検出される。そして、検出周波数は、この最新の共振周波数よりも５ｋＨｚ低く設定される。
なお、近接センサ１の駆動初期は、ステップＳ１においてキャリブレーションのフラグをＯＮにしているため、常にキャリブレーションが行われる。 (Step S4)
If the calibration flag is ON, the control unit 32 intermittently oscillates the frequency of the high frequency signal _S0 output from the high frequency signal generation unit 33 at a predetermined duty ratio, and scans at least once in the range of about 300 kHz to 600 kHz. Oscillation control is performed so as to be performed. As a result, the latest resonance frequency when the object is not close to the sensor electrode 11 is detected. Then, the detection frequency is set to be 5 kHz lower than this latest resonance frequency.
Since the calibration flag is turned ON in step S1 at the initial stage of driving the proximity sensor 1, calibration is always performed.

（ステップＳ５）
キャリブレーションのフラグがＯＮのままであればステップＳ２に戻る。一方、キャリブレーションのフラグがＯＦＦの場合は、制御部３２は、高周波信号Ｓ_０の周波数を検出周波数とする。 (Step S5)
If the calibration flag remains ON, the process returns to step S2. On the other hand, when the calibration flag is OFF, the control unit 32 uses the frequency of the high frequency signal S ₀ as the detection frequency.

（ステップＳ６）
検出中フラグがＯＮの場合はステップＳ７に進み、検出中フラグがＯＦＦの場合はステップＳ８に進む。なお、検出中フラグがＯＮの間は、センサ回路１０に出力される高周波信号Ｓ_０が検出周波数で連続発振となるように制御されている。 (Step S6)
If the detecting flag is ON, the process proceeds to step S7, and if the detecting flag is OFF, the process proceeds to step S8. While the detection flag is ON, the high frequency signal _S0 output to the sensor circuit 10 is controlled to continuously oscillate at the detection frequency.

（ステップＳ７）
判定電圧信号Ｓ_１が第１の閾値Ｖ_ｔｈ１よりも低くなったか否かを判定する。
判定電圧信号Ｓ_１が第１の閾値Ｖ_ｔｈ１より低くなっていれば、検出中フラグをＯＦＦとし、検出解除が行われて連続発振から間欠発振に切り換わり、ステップＳ２に戻る。
判定電圧信号Ｓ_１が第１の閾値Ｖ_ｔｈ１以上のままであれば、連続発振のままステップＳ２に戻って検出が続けられる。 (Step S7)
It is determined whether or not the determination voltage signal S ₁ is lower than the first threshold value V _th 1.
If the determination voltage signal S ₁ is lower than the first threshold value V _th 1, the detection flag is turned off, the detection is canceled, the continuous oscillation is switched to the intermittent oscillation, and the process returns to step S2.
If the determination voltage signal S ₁ remains equal to or higher than the first threshold value V _th 1, the process returns to step S2 with continuous oscillation and detection is continued.

（ステップＳ８）
連続発振中であれば、ステップＳ１１に進む。一方、間欠発振中であれば、ステップＳ９に進む。 (Step S8)
If continuous oscillation is in progress, the process proceeds to step S11. On the other hand, if intermittent oscillation is in progress, the process proceeds to step S9.

（ステップＳ９）
図６のフローチャートのステップＳ９１からＳ９８を行い、キャリブレーションの実施判定を行う。 (Step S9)
Steps S91 to S98 of the flowchart of FIG. 6 are performed to determine the execution of calibration.

（ステップＳ９１）
まず、直前のキャリブレーションで設定された検出周波数ｆ_ｘでの現在の判定電圧信号Ｓ_１と、物体がセンサ電極１１に近接していないときの直前の基準電圧Ｖ_Ｂとの差が、第２の閾値Ｖ_ｔｈ２を超えていればＳ９２に進み、第２の閾値Ｖ_ｔｈ２を超えていなければＳ９４に進む。なお、本例では第２の閾値Ｖ_ｔｈ２は０．５Ｖに設定されているが、この値は適宜設定することができる。 (Step S91)
_First , the difference between the current determination voltage signal S1 at the detection frequency _fx set in the immediately preceding calibration and the immediately preceding reference voltage _VB when the object is not close to the sensor electrode 11 is the second. If the threshold value V _th2 is not exceeded, the process proceeds to S92, and if the second threshold voltage V _th2 is not exceeded, the process proceeds to S94. In this example, the second threshold value _Vth2 is set to 0.5V, but this value can be appropriately set.

（ステップＳ９２）
タイマＴｒが０（タイムオーバー）であればステップＳ９３に進み、タイマＴｒが０でなければステップＳ９５に進む。 (Step S92)
If the timer Tr is 0 (time over), the process proceeds to step S93, and if the timer Tr is not 0, the process proceeds to step S95.

（ステップＳ９３）
キャリブレーションのフラグをＯＮし、ステップＳ９５に進む。 (Step S93)
Turn on the calibration flag and proceed to step S95.

（ステップＳ９４）
所定時間（本例では５秒）のタイマＴｒをスタ－トさせ、ステップＳ９５に進む。なお、タイマＴｒは一定時間毎に減算される。 (Step S94)
The timer Tr for a predetermined time (5 seconds in this example) is started, and the process proceeds to step S95. The timer Tr is subtracted at regular time intervals.

上記ステップＳ９１からＳ９４は、キャリブレーションを実施する必要があるか判定する第１段階に相当し、一定期間（本例では５秒間）に物体がセンサ電極１１に近接していないときの基準電圧Ｖ_Ｂが第２の閾値Ｖ_ｔｈ２以上（本例では０．５Ｖ以上）変化すると、キャリブレーションのフラグをＯＮにして再度キャリブレーションを行うようにしている。 The steps S91 to S94 correspond to the first step of determining whether or not calibration needs to be performed, and the reference voltage V when the object is not in close proximity to the sensor electrode 11 for a certain period (5 seconds in this example). When _B changes by the second threshold voltage _Vth2 or more (0.5V or more in this example), the calibration flag is turned ON and the calibration is performed again.

この点について図７を参照して説明する。
図７は、図３に示したある一定の周囲環境下での状態から、例えばリアバンパーの近くにセンサ電極１１の自己静電容量を増加させる物体が存在する状態に変化した際の高周波信号Ｓ_０の周波数ｆ（横軸）と、判定電圧信号Ｓ_１（縦軸）との関係を示している。周囲環境が変化した後のグラフは破線で示しており、Ｓ_１２は人の足部がセンサ電極１１に近接していないときのグラフであり、Ｓ_Ｘ２は人の足部がセンサ電極１１に近接したときのグラフである。
なお、グラフＳ_１２の共振周波数ｆ_１２とグラフＳ_Ｘ２の共振周波数ｆ_１２の差は、グラフＳ_１１の共振周波数ｆ_１１とグラフＳ_Ｘ１の共振周波数ｆ_Ｘ１の差とほぼ同じ約５ｋＨｚである。 This point will be described with reference to FIG. 7.
FIG. 7 shows a high frequency signal S when the state under a certain ambient environment shown in FIG. 3 changes to a state in which an object that increases the self-capacitance of the sensor electrode 11 exists, for example, near the rear bumper. _The relationship between the frequency f (horizontal axis) of ₀ and the determination voltage signal S1 (vertical axis) is shown. The graph after the change in the surrounding environment is shown by a broken line, S ₁₂ is a graph when the human foot is not close to the sensor electrode 11, and _SX2 is a graph when the human foot is close to the sensor electrode 11. It is a graph when it is done.
The difference between the resonance frequency f ₁₂ of the graph S ₁₂ and the resonance frequency f ₁₂ of the graph S _X2 is about 5 kHz, which is almost the same as the difference between the resonance frequency f _{11 of the graph S 11} _and the resonance frequency f _X 1 of the graph S _X1 .

仮に、人の足部がセンサ電極１１に近接していないときのグラフがＳ_１１からＳ_１２に変化した後も、変化前の検出周波数ｆ_Ｘ１で検出を続けると誤検知の原因となる。
具体的には、Ｓ_１２に変化後に物体がセンサ電極１１に近接していない場合であっても、第１の閾値Ｖ_ｔｈ１よりも高い判定電圧信号Ｖ_１２１（図７の点Ｐ_１２１の電圧）が検出され、制御部３２が人の検知信号Ｓ４を出力してしまう。
また、Ｓ_１２に変化後に人の足部がセンサ電極１１に近接しても、第１の閾値Ｖ_ｔｈ１よりも低い判定電圧信号Ｖ_Ｘ２１（図７の点Ｐ_Ｘ２１の電圧）が検出され、人の検出に至らない。 Even after the graph when the human foot is not close to the sensor electrode 11 changes from S ₁₁ to S ₁₂ , if the detection is continued at the detection frequency f _X1 before the change, a false detection may occur.
Specifically, even when the object is not close to the sensor electrode 11 after changing to S ₁₂ , the determination voltage signal V ₁₂₁ (voltage at point P ₁₂₁ in FIG. 7) higher than the first threshold value V _th1 . Is detected, and the control unit 32 outputs a human detection signal S4.
Further, even if the human foot is close to the sensor electrode 11 after changing to S ₁₂ , the determination voltage signal V _X21 (voltage at the point PX ₂₁ in FIG. 7) lower than the first threshold V _th1 is detected, and the person Is not detected.

このため本例では、上記ステップＳ９１からＳ９４のキャリブレーション実施判定の第１段階において、判定電圧信号の変化に応じて再度キャリブレーションを行うようにしている。 Therefore, in this example, in the first stage of the calibration execution determination in steps S91 to S94, the calibration is performed again according to the change of the determination voltage signal.

（ステップＳ９５）
一定期間（本例では１０秒間）が経過していなければステップＳ１０に進み、経過していればステップＳ９６に進む。 (Step S95)
If a certain period (10 seconds in this example) has not elapsed, the process proceeds to step S10, and if it has elapsed, the process proceeds to step S96.

（ステップＳ９６）
検出周波数を僅かに（本例では２ｋＨｚ）上げる。 (Step S96)
Increase the detection frequency slightly (2 kHz in this example).

（ステップＳ９７）
検出周波数を上げた後の判定電圧信号が、検出周波数を上げる前の判定電圧信号のよりも第３の閾値Ｖ_ｔｈ３以上上昇していればステップＳ１０に進み、第３の閾値Ｖ_ｔｈ３以上上昇していなければステップＳ９８に進む。なお、本例では第３の閾値Ｖ_ｔｈ３は０．５Ｖに設定されているが、この値は適宜設定することができる。 (Step S97)
If the determination voltage signal after increasing the detection frequency is higher than the determination voltage signal before increasing the detection frequency by the third threshold value V _th3 or more, the process proceeds to step S10 and the determination voltage signal is increased by the third threshold value V _th3 or more. If not, the process proceeds to step S98. In this example, the third threshold value _Vth3 is set to 0.5V, but this value can be appropriately set.

（ステップＳ９８）
キャリブレーションのフラグをＯＮし、ステップＳ１０に進む。 (Step S98)
Turn on the calibration flag and proceed to step S10.

上記ステップＳ９５からＳ９８は、キャリブレーションを実施する必要があるか判定する第２段階に相当する。このキャリブレーション実施判定の第２段階について説明する。 The steps S95 to S98 correspond to the second step of determining whether or not calibration needs to be performed. The second stage of this calibration execution determination will be described.

図８は、図７と同様に周囲環境の変化の前後における周波数ｆ（横軸）と判定電圧信号Ｓ_１（縦軸）との関係を示している。周囲環境が変化した後のグラフは破線で示しており、Ｓ_１２は人の足部がセンサ電極１１に近接していないときのグラフであり、Ｓ_Ｘ２は人の足部がセンサ電極１１に近接したときのグラフである。 FIG. ₈ shows the relationship between the frequency f (horizontal axis) and the determination voltage signal S1 (vertical axis) before and after the change in the surrounding environment, as in FIG. 7. The graph after the change in the surrounding environment is shown by a broken line, S ₁₂ is a graph when the human foot is not close to the sensor electrode 11, and _SX2 is a graph when the human foot is close to the sensor electrode 11. It is a graph when it is done.

図８の場合、人の足部がセンサ電極１１に近接していないときのグラフがＳ_１１からＳ_１２に変化した後も、検出周波数ｆ_Ｘ１における検出点はどちらも点Ｐ_Ｂ１となり、判定電圧信号はどちらもＶ_Ｂとなって変化は見られない。
このため、キャリブレーション実施判定の第１段階では、図８のように人の足部がセンサ電極１１に近接していないときのグラフがＳ_１１からＳ_１２に変化した場合にはキャリブレーションのフラグはＯＮされない。
仮に、人の足部がセンサ電極１１に近接していないときのグラフがＳ_１１からＳ_１２に変化した後も変化前の検出周波数ｆ_Ｘ１で検出を続けると、人の足部がセンサ電極１１に近接しても、第１の閾値Ｖ_ｔｈ１よりも低い判定電圧信号Ｖ_Ｘ２１（図８の点Ｐ_Ｘ２１の電圧）が検出され、人の検出に至らない。 In the case of FIG. 8, even after the graph when the human foot is not close to the sensor electrode 11 changes from S ₁₁ to S ₁₂ , the detection points at the detection frequency f _X1 are both points P _B1 and the determination voltage. Both signals are V _B and no change is seen.
Therefore, in the first stage of the calibration execution determination, when the graph when the human foot is not close to the sensor electrode 11 changes from S ₁₁ to S ₁₂ , as shown in FIG. 8, the calibration flag is used. Is not turned on.
If the graph when the human foot is not close to the sensor electrode 11 changes from S ₁₁ to S ₁₂ and continues to be detected at the detection frequency f _X1 before the change, the human foot becomes the sensor electrode 11. Even if it is close to, the determination voltage signal V _X21 (voltage at the point PX ₂₁ in FIG. 8) lower than the first threshold V _th1 is detected, and no human is detected.

このため本例では、キャリブレーション実施判定の第２段階では、第１段階の後に一定期間（本例では１０秒間）が経過した後に、検出周波数を僅かに上げ、上げる前と後の判定電圧信号の差が第３の閾値Ｖ_ｔｈ３以上（本例では０．５Ｖ以上）であれば、キャリブレーションのフラグをＯＮにして、再度キャリブレーションを行うようにしている。
具体的には、図９に示すように、周囲環境の変化後の検出周波数がｆ_Ｘ2であれば、検出周波数を僅かに上げてｆ_Ｘ２＋α（本例ではαは２ｋＨｚ）で検出を行うと、検出点は点Ｐ_Ｂ２から点Ｐ_Ｃ２に移り、判定電圧信号はＶ_ＢからＶ_Ｃ２に上昇する。一方、検出周波数が周囲環境の変化前の誤った検出周波数ｆ_Ｘ１のままであったとすると、検出周波数を僅かに上げてｆ_Ｘ１＋αで検出を行うと、検出点は点Ｐ_Ｂ１から点Ｐ_Ｃ１に移り、判定電圧信号はＶ_ＢからＶ_Ｃ１に低下する。
したがって、検出周波数を上げた後の判定電圧信号が、検出周波数を上げる前の判定電圧信号のよりも第３の閾値Ｖ_ｔｈ３以上上昇していなければ、古い検出周波数を使用していると判断し、再度キャリブレーションを行うようにしている。 Therefore, in this example, in the second stage of the calibration execution determination, the detection frequency is slightly increased after a certain period (10 seconds in this example) has elapsed after the first stage, and the determination voltage signals before and after the increase are performed. If the difference between the above is the third threshold voltage _Vth3 or more (0.5V or more in this example), the calibration flag is turned ON and the calibration is performed again.
Specifically, as shown in FIG. 9, if the detection frequency after the change in the surrounding environment is f _X2 , the detection frequency is slightly increased and detection is performed at f _X2 + α (α is 2 kHz in this example). , The detection point shifts from the point P _B2 to the point PC ₂ , and the determination voltage signal rises from V _B to VC ₂ . On the other hand, assuming that the detection frequency remains the erroneous detection frequency f _X1 before the change in the surrounding environment, if the detection frequency is slightly increased and detection is performed with f _X1 + α, the detection points are from the point P _B1 to the point P _C1 . The determination voltage signal drops from _BB to _VC1 .
Therefore, if the determination voltage signal after increasing the detection frequency does not increase by the third threshold value _Vth3 or more from the determination voltage signal before increasing the detection frequency, it is determined that the old detection frequency is used. , I am trying to calibrate again.

（ステップＳ１０）
キャリブレーションの実施判定を行った後、近接判定を行う。この近接判定では、検出周波数における判定電圧信号が第１の閾値Ｖ_ｔｈ１以上になると、キャリブレーションのフラグをＯＦＦにするとともに、間欠発振から連続発振に切り替え、ステップＳ２に戻る。これは、人体の足部がセンサ電極１１に近接している可能性があるため、その後は本格的な検出を行うためである。 (Step S10)
After making a calibration implementation judgment, a proximity judgment is made. In this proximity determination, when the determination voltage signal at the detection frequency becomes the first threshold value V _th1 or more, the calibration flag is turned off, the intermittent oscillation is switched to the continuous oscillation, and the process returns to step S2. This is because the foot of the human body may be close to the sensor electrode 11, and then full-scale detection is performed.

（ステップＳ１１）
ステップ８において連続発振中であれば、検出判定を行う。この検出判定では、ステップＳ１０で近接を検出した後、検出周波数における判定電圧信号が一定時間（もしくは一定回数）連続して第１の閾値Ｖ_ｔｈ１以上であることが検出されると、制御部３２は人の検知信号Ｓ_４を出力し、バックドア１０２の開閉制御が行われる。 (Step S11)
If continuous oscillation is in progress in step 8, a detection determination is made. In this detection determination, after the proximity is detected in step S10, when it is detected that the determination voltage signal at the detection frequency is continuously equal to or higher than the first threshold value _Vth1 for a certain period of time (or a certain number of times), the control unit 32 Outputs a human detection signal _S4 and controls the opening / closing of the back door 102.

以上のように、本例の静電容量式近接センサ１では、自動車１００の下部に互いに所定の間隔を空けて配置されるセンサ電極１１と接地電極１２とを備えている。そして、ユーザ４０の足部４１を検知するために高周波信号Ｓ_０が入力されるセンサ電極１１は、接地電極１２よりもユーザ４０が通過する領域から遠い側に配され、接地電極１２はセンサ電極１１よりも高い位置（もしくは同じ高さ）に設置される。
これにより、検出領域４１を車体の下方もしくは斜め下方に効果的に限定することができ、ユーザがリアバンパ１０１の近くを通過しただけでは反応せず、誤検出を抑制することができる。 As described above, the capacitance type proximity sensor 1 of this example includes a sensor electrode 11 and a ground electrode 12 arranged at a predetermined distance from each other in the lower part of the automobile 100. Then, the sensor electrode 11 to which the high frequency signal _S0 is input to detect the foot portion 41 of the user 40 is arranged on the side farther from the region through which the user 40 passes than the ground electrode 12, and the ground electrode 12 is the sensor electrode. It is installed at a position higher than 11 (or at the same height).
As a result, the detection area 41 can be effectively limited to the lower side or the diagonally lower side of the vehicle body, and the user does not react only when passing near the rear bumper 101, and erroneous detection can be suppressed.

また、本例の静電容量式近接センサ１では、センサ電極１１の自己静電容量の変化に応じて高周波信号Ｓ_０が間欠発振から連続発振に切り替えられ、高周波信号Ｓ_０が間欠発振中に、キャリブレーションを実施するか否かのキャリブレーション実施判定が行われる。また、ステップＳ９１からＳ９４のキャリブレーション実施判定では、一定期間に物体がセンサ電極１１に近接していないときの基準電圧Ｖ_Ｂが第２の閾値Ｖ_ｔｈ２以上変化した場合に、キャリブレーションのフラグをＯＮにして再度キャリブレーションを行うようにしている。また、ステップＳ９５からＳ９８のキャリブレーション実施判定では、一定期間が経過した後に検出周波数を僅かに上げ、検出周波数を上げた後の判定電圧信号が、検出周波数を上げる前の判定電圧信号のよりも第３の閾値Ｖ_ｔｈ３以上上昇していない場合に、キャリブレーションのフラグをＯＮにして再度キャリブレーションを行うようにしている。
これにより、周囲環境が変化しても常に最新の検出周波数で検出を行うことができ、誤検出や検出漏れを防止することができる。
なお、本例では、ステップＳ９１からＳ９４のキャリブレーション実施判定の第１段階の後に、ステップＳ９５からＳ９８のキャリブレーション実施判定の第２段階を行っているが、第２段階の後に第１段階を行ってもよい。 Further, in the capacitance type proximity sensor 1 of this example, the high frequency signal S ₀ is switched from intermittent oscillation to continuous oscillation according to the change in the self-capacitance of the sensor electrode 11, and the high frequency signal S ₀ is during intermittent oscillation. , A calibration execution determination is made as to whether or not to execute the calibration. Further, in the calibration execution determination in steps S91 to S94, when the reference voltage V _B when the object is not close to the sensor electrode 11 changes for a certain period of time by the second threshold value V _th2 or more, the calibration flag is set. It is turned on and calibration is performed again. Further, in the calibration execution determination in steps S95 to S98, the detection frequency is slightly increased after a certain period of time, and the determination voltage signal after increasing the detection frequency is higher than the determination voltage signal before increasing the detection frequency. When the third threshold voltage V _th3 or more has not risen, the calibration flag is turned ON and the calibration is performed again.
As a result, even if the surrounding environment changes, detection can always be performed at the latest detection frequency, and erroneous detection and detection omission can be prevented.
In this example, after the first step of the calibration execution determination of steps S91 to S94, the second step of the calibration execution determination of steps S95 to S98 is performed, but the first step is performed after the second step. You may go.

以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明は上記の実施形態例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態例を適宜に変形できることは言うまでもない。 Although the embodiment of the present invention has been described above, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment and can be appropriately modified without departing from the spirit of the present invention. ..

また、上記の実施形態例では近接センサを車両のリアバンパー内に装着した場合を説明したが、本発明の静電容量式近接センサは車両のスライドドアにも適用できるものである。 Further, in the above embodiment, the case where the proximity sensor is mounted in the rear bumper of the vehicle has been described, but the capacitive proximity sensor of the present invention can also be applied to the sliding door of the vehicle.

１静電容量式近接センサ
１０センサ回路
１１センサ電極
１１ａ検出領域
１２接地電極
ＬＬＣＲ直列共振回路のコイル
ＣＬＣＲ直列共振回路のコンデンサ
ＲＬＣＲ直列共振回路の抵抗
２０検出回路
２１ダイオード
２２固定抵抗
２３コンデンサ
２４増幅器（バッファ回路）
３０マイコン（マイクロコンピュータ）
３１ＡＤコンバータ
３２制御部
３３高周波信号生成部
４０ユーザ
４１足部
１００自動車
１０１リアバンパー
１０２バックドア
Ｐ１センサ電極接続点
Ｐ２整流点
Ｐ３検出点 1 Capacitance type proximity sensor 10 Sensor circuit 11 Sensor electrode 11a Detection area 12 Ground electrode L LCR series resonance circuit coil C LCR series resonance circuit capacitor R LCR series resonance circuit resistance 20 Detection circuit 21 Diode 22 Fixed resistance 23 Condenser 24 Amplifier (buffer circuit)
30 Microcomputer (microcomputer)
31 AD converter 32 Control unit 33 High frequency signal generator 40 User 41 Foot 100 Automobile 101 Rear bumper 102 Backdoor P1 Sensor electrode connection point P2 Rectifier point P3 Detection point

Claims

Capacitive proximity sensor used in automobiles
One elongated sensor electrode arranged in a straight line at the bottom of the car,
It comprises one elongated ground electrode arranged substantially parallel to the sensor electrode at predetermined intervals.
The sensor electrode is arranged on a side farther from the area through which the user passes than the ground electrode.
A high frequency signal is input to the sensor electrode to detect the user's foot.
The installation height of the ground electrode is equal to or higher than the installation height of the sensor electrode.
Capacitive proximity sensor.

The horizontal distance between the sensor electrode and the ground electrode is 3 cm or more and 12 cm or less.
The capacitive proximity sensor according to claim 1.

The vertical distance between the sensor electrode and the ground electrode is 0 cm or more and 12 cm or less.
The capacitive proximity sensor according to claim 1.

At least one of the sensor electrode and the ground electrode is composed of an electric wire.
The capacitive proximity sensor according to claim 1.

The electric wire is bent so as to make one round trip or more.
The capacitive proximity sensor according to claim 4.

The wire is a coaxial cable,
The capacitive proximity sensor according to claim 4.

The sensor electrode is a coaxial cable, and the high frequency signal is input to the outer conductor of the coaxial cable.
The capacitive proximity sensor according to claim 6.

The ground electrode is a coaxial cable, and the outer conductor of the coaxial cable is grounded.
The capacitive proximity sensor according to claim 6.

The horizontal distance between the sensor electrode and the ground electrode is 3 cm or more and 12 cm or less.
The frequency of the high frequency signal is 200 kHz or more and 1000 kHz or less.
The capacitive proximity sensor according to claim 1.

The high frequency signal is switched from intermittent oscillation to continuous oscillation according to the change in the self-capacitance of the sensor electrode.
While the high frequency signal oscillates intermittently, it is determined whether or not to perform calibration.
The capacitive proximity sensor according to any one of claims 1 to 9.

In the calibration execution determination,
When the detected voltage when the object is not close to the sensor electrode changes by a predetermined value or more during a certain period, or the difference between the detected voltage after and before raising the frequency of the high frequency signal is equal to or less than the predetermined value. If the calibration flag is turned on,
The capacitive proximity sensor according to claim 10.